Генетический груз в популяциях человека.

• Генетический груз - насыщенность популяции рецессивными генами, снижающими приспособленность отдельных особей к среде обитания, по сравнению со всей популяцией.

• Генетический груз в популяциях человека может иметь фенотипическое проявление (спонтанные аборты, внутриутробная гибель плода, мертворождение, генные и хромосомные болезни, пороки развития), либо не иметь проявления (гетерозиготное носительство патологических рецессивных генов).

• Сегрегационный генетический груз передается из поколения в поколения

• Мутационный – возникает в результате мутагенеза и зависит от степени загрязнения окружающей среды.

Естественный отбор

• К факторам, нарушающим постоянство генетической структуры популяций, относится и естественный отбор, вызывающий направленное изменение генофонда путем элиминации из популяции менее приспособленных особей или снижения их плодовитости.

• В современных популяциях человека действие естественного отбора снижено, отбор утратил видообразовательную функцию, он обеспечивает стабилизацию генофонда и поддержание генетического полиморфизма.

 

Проявления отбора в популяциях человека:

•внутриутробная гибель плода –15%

• мертворождение – 3%

• детская смертность – 2%

• не вступают в брак – 20%

•бесплодные браки – 10%

 

Цитогенетический метод в генетике человека.

• используют для изучения нормального кариотипа человека, а также при диагностике наследственных заболеваний, связанных с геномными и хромосомными мутациями. Кроме того, этот метод применяют при исследовании мутагенного действия различных химических веществ, пестицидов, инсектицидов, лекарственных препаратов и других мутагенов (кластогенов).

• Основа метода — микроскопическое изучение хромосом человека.

• Развитие современной цитогенетики человека связано с именами цитологов Джо Хин Тио и Альберта Левана. В 1956 г. они первыми установили, что у человека 46 (а не 48, как думали раньше) хромосом, что положило начало широкому изучению митотических и мейотических хромосом человека.

• В 1959 г. французские ученые Д. Лежен, Р.Тюрпен и М. Готье установили хромосомную природу болезни Дауна. В последующие годы были описаны многие другие хромосомные синдромы, часто встречающиеся у человека.

• В 1960 г. в г. Денвере (США) была разработана первая Международная классификация хромосом человека. В ее основу легли размеры хромосом и положение первичной перетяжки — центромеры. Все хромосомы по форме разделены на метацентрические, субметацентрические и акроцентрические и подразделены на 7 групп, обозначенных латинскими буквами А, В, С, D, Е, F и G. Каждая пара хромосом была наделена порядковым номером от 1 до 22, выделены отдельно и поименованы латинскими буквами — X и Y половые хромосомы.

 

Индивидуальная идентификация хромосом человека

• В 1971 г. на IV Пражской конференции генетиков в дополнении к Денверской классификации были представлены методы дифференциальной окраски хромосом, благодаря которым каждая хромосома приобретает свой неповторимый рисунок, что помогает точной идентификации.

• Схематическое изображение дифференциально окрашенных хромосом человека согласно международной классификации

Типы дифференциальной окраски хромосом: G, Q, R, C, Ag

Молекулярно-цитогенетические методы.

• основаны на технологии флюоресцентной гибридизации in situ (FISH). Для исследуемой хромосомы или ее участка готовят однонитевой участок ДНК, к которому присоединяют биотин и дигоксигенин. Такой "помеченный" участок ДНК называется зондом. На микроскопическом препарате in situ денатурируют хромосомную ДНК щелочной обработкой, то есть разрывают связи между двумя цепочками ДНК. Препарат обрабатывают зондом. Так как последовательность нуклеотидов зонда и соответствующего участка исследуемой хромосомы комплементарны, то зонд присоединяется к хромосоме. В этом участке происходит ренатурация ДНК.

• Далее препарат обрабатывают стрептовидином (вещество, избирательно присоединяющееся к биотину) и антидигоксигениновым антителом (избирательно присоединяется к дигоксигенину). К этим веществам присоединяют флюоресцентные красители (родамин - красный цвет или флюоресцеин - зеленый цвет). В специальном люминесцентном микроскопе хорошо видны окрашенные хромосомы на фоне неокрашенных. С помощью метода FISH можно определять локализацию генов в хромосомах и все хромосомные аберрации.

 

Метод генетики соматических клеток.

• Основу метода составляет культивирование отдельных соматических клеток человека и получение из них клонов, а так же их гибридизацию и селекцию.

• Тот факт, что соматические клетки несут в себе весь объем наследственной информации, дает возможность изучать на них генетические закономерности всего организма.

Соматические клетки обладают рядом особенностей:

• быстро размножаются на питательных средах;

• легко клонируются и дают генетически однородное потомство;

• клоны могут сливаться и давать гибридное потомство;

• легко подвергаются селекции на специальных питательных средах;

• клетки человека хорошо и долго сохраняются при замораживании.

Метод генетики соматических клеток

• Соматические клетки человека получают из разных органов — кожи, костного мозга, крови, ткани эмбрионов. Однако чаще всего используют клетки соединительной ткани (фибробласты), лимфоциты крови и эмбриональные стволовые клетки.

• С помощью этого метода можно изучать: метаболические процессы в клетке, картировать гены, генные мутации, мутагенную и канцерогенную активность химических веществ.

• В 1960 г. было показано, что совместно культивируемые клетки различных линий могут сливаться, образуя гибриды, содержащие геномы обеих родительских форм. Первые такие гибриды были получены при слиянии клеток разных линий мышей.

 

• Наряду с внутривидовыми получены и межвидовые гибриды, например, между клетками человека и мыши, мыши и хомячка, мыши и курицы и др.

• Образование гибридных клеток происходит чаще, если в культуру добавлены некоторые вещества (например, полиэтиленгликоль) или инактивированный вирус Сендай.

Метод генетики соматических клеток

• При гибридизации соматических клеток двух разных линий образуются гетерокарионы — клетки, которые содержат оба родительских ядра. Затем в результате митоза образуются две одноядерные клетки — синкарионы, имеющие хромосомы обоих родительских клеток.

 

• В течение первых делений гибридной клетки, не ясно почему, происходит потеря хромосом одного из видов. Так, у гибридов мышь-хомячок элиминируются хромосомы мыши. Если присутствие продукта изучаемого гена коррелирует с наличием определенной хромосомы в гибриде, то можно предположить, что этот ген локализован в данной хромосоме.

 

• Гибридные клетки человека и мыши имеют 43 пары хромосом: 23 от человека и 20 от мыши. В дальнейшем (при культивировании) происходит элиминация хромосом того вида, клетки которого медленнее размножаются. При этом хромосомы мыши сохраняются, а хромосомы человека утрачиваются.

 

• Функционирующие в гибридных клетках хромосомы синтезируют определенные белки. Фенотипически хромосомы мыши и человека отличаются. Нетрудно определить, какие хромосомы присутствуют в гибриде и выяснить, синтез каких белков связан с данными хромосомами человека.

Гибридо́ма — гибридная клеточная линия, полученная в результате слияния клеток двух видов: способных к образованию антител B-лимфоцитов, полученных из селезёнки иммунизированного животного (чаще всего мыши), и раковых клеток миеломы.

• Слиянием B-лимфоцитов (голубого цвета) с раковыми клетками миеломы (оранжевого цвета) получают гибридомы (фиолетового цвета), способные к бесконечному делению.

• Клетки гибридомы, производящие нужное антитело, идентифицируют и выращивают в культуре.